[发明专利]一种CO2

说明书

本发明涉及一种CO₂捕集吸附剂及其制备方法和应用，属于吸附剂技术领域。本发明提供了一种介‑微孔复合分子筛及其制备方法，所述制备方法使用未经纯化的粉煤灰分解产物作为硅源和铝源制备介‑微孔复合分子筛；未经纯化的粉煤灰分解产物的骨架结构中含有碱性金属氧化物，使得介‑微孔复合分子筛具有Lewis碱性位，有利于促进CO₂吸附；所述制备方法采用经改性的纳米碳材料作为硬模板剂对介‑微孔复合分子筛进行扩孔处理，使得介‑微孔复合分子筛内部形成大量的介孔结构，增大孔容，有利于增加介‑微孔复合分子筛对胺基功能化离子液体的负载量，提高其吸附容量和CO₂分子吸/脱附速率。

技术领域

本发明涉及一种CO₂捕集吸附剂及其制备方法和应用，属于吸附剂技术领域。

背景技术

随着全球现代化进程的加快，CO₂气体排放量呈现出惊人的增长趋势，随之而来的是全球气候变暖、海平面上升、冰山消融、部分岛屿消失、极端天气频发等生态问题日益显现。开发和实现经济高效的CO₂分离、捕集、封存和利用技术，已成为各国学者关注的焦点。与胺液吸收法相比，采用吸附法捕集CO₂具有再生能耗低、吸/脱附速率快、设备抗腐蚀能力强、操作性能稳定等优点，因此其具有很好的发展前景。而研制低成本、高吸附量、选择性强、再生能耗低、水热稳定性好的固体吸附剂是吸附法捕集CO₂成功的关键。

粉煤灰是火力发电厂燃煤过程中随烟气排出的固体废弃物，大部分颗粒是煤在高温燃烧时杂质熔融、骤冷所形成的玻璃态固体微粒。粉煤灰作为一种工业固体废弃物，含有20多种对环境和人体健康有害的有毒化合物，危害十分严重。粉煤灰主要成分是Al₂O₃和SiO₂，与沸石分子筛的主要成分相似。若利用粉煤灰制备出高吸附量、选择性强、再生能耗低、水热稳定性好的固体吸附剂捕集CO₂，相比于将粉煤灰固废堆积掩埋处理，既解决粉煤灰固废堆存带来的有毒微量元素浸出环境污染问题，将粉煤灰进行固废综合利用，又能够大幅度降低固体吸附材料的生产成本，而且还可以达到碳减排的效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种制备介-微孔复合分子筛的方法，所述方法包括如下步骤：

活性硅铝化合物的制备：将粉煤灰进行分解，得到活性硅铝化合物；

纳米级晶种的制备：将水、活性硅铝化合物、氢氧化钠、硅源和铝源混合并陈化，得到纳米级晶种；

微孔分子筛浆液的制备：将水、活性硅铝化合物、氢氧化钠和硅源混合后陈化，得到反应产物；将反应产物和纳米级晶种混合后晶化，得到微孔分子筛；将微孔分子筛粉碎后与介孔模板剂和溶剂混合，得到微孔分子筛浆液；

介-微孔复合分子筛前躯体溶液的制备：制备介孔分子筛前驱体溶液；将微孔分子筛浆液分散至介孔分子筛前驱体溶液中，得到介-微孔复合分子筛前躯体溶液；

介-微孔复合分子筛的制备：将介-微孔复合分子筛前躯体溶液与扩孔剂混合后晶化，得到晶化产物；将晶化产物焙烧，得到具有梯度孔结构的介-微孔复合分子筛。

在本发明的一种实施方式中，所述活性硅铝化合物的制备为：将粉煤灰进行碱法焙烧，得到活性硅铝化合物。

在本发明的一种实施方式中，所述活性硅铝化合物的制备为：将粉煤灰与碳酸钠混合，得到混合物；将混合物粉碎后进行焙烧，得到活性硅铝化合物。

在本发明的一种实施方式中，所述活性硅铝化合物的制备为：将粉煤灰与碳酸钠按摩尔比为1:1~1.5的比例混合，得到混合物；将混合物粉碎至200~400目后，于700~900℃下焙烧1~8 h，得到活性硅铝化合物。